Mục lục:

Làm thế nào quỹ đạo trái đất thấp biến thành một đống rác
Làm thế nào quỹ đạo trái đất thấp biến thành một đống rác

Video: Làm thế nào quỹ đạo trái đất thấp biến thành một đống rác

Video: Làm thế nào quỹ đạo trái đất thấp biến thành một đống rác
Video: Nếu Trái Đất Trở Thành Mặt Trời Thứ Hai, Sao Diêm Vương Sẽ Xóa Sổ Chúng Ta 2024, Tháng Ba
Anonim

Dấu vết rác rưởi của con người từ lâu đã kéo dài ra ngoài hành tinh, đến tận không gian. Trong khi các nhà hoạt động và chính trị gia đang quyết định phải làm gì với rác thải sinh hoạt trên Trái đất, thì hàng tấn thiết bị đã được sử dụng hết đang tích tụ lại trong quỹ đạo.

Hãy cùng tìm hiểu xem các bãi chứa không gian được làm bằng gì, chúng nằm ở đâu và liệu các mảnh vỡ "trên trời" có thể rơi xuống đầu chúng ta hay không (spoiler: chuyện này đã xảy ra rồi).

Loại rác nào đang bay trong không gian

Kỷ nguyên không gian bắt đầu với việc phóng vệ tinh nhân tạo đầu tiên vào năm 1957. Kể từ đó, nhân loại đã phóng nhiều tên lửa và đưa gần 11.000 vệ tinh vào quỹ đạo. Trong những năm gần đây, số lượng các sứ mệnh không gian đã tăng lên đáng kể. Hiện nay không gian gần trái đất đang được khám phá không chỉ bởi các nhà nước - các công ty tư nhân và các tổ chức phi lợi nhuận đã tham gia kinh doanh. Tải trọng trên các quỹ đạo đang tăng lên.

Số lượng vật thể trong không gian gần trái đất đã thay đổi như thế nào

Hình ảnh
Hình ảnh

Tuy nhiên, vệ tinh, giống như bất kỳ kỹ thuật nào khác, bị hỏng và trở nên lỗi thời. Chúng được thay thế bằng các thiết bị mới, và những thiết bị hỏng hóc buộc phải sống trong quỹ đạo dưới dạng sắt vụn. Ở các vùng gần và xa của hành tinh chúng ta, những "bãi rác" đã xuất hiện.

Tất cả các đối tượng kỹ thuật không thể hoạt động và các mảnh vỡ của chúng được phân loại là mảnh vỡ không gian. Hầu hết trong số đó là các giai đoạn tên lửa đã qua sử dụng, các vệ tinh cũ và các mảnh vỡ của chúng. Mặc dù liên tục ra mắt các thiết bị mới, vệ tinh hoạt động trong quỹ đạo ít hơn nhiều so với "chất thải". Theo ước tính của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA), có 128 triệu mảnh vỡ nhỏ trong không gian gần trái đất, kích thước trong đó không vượt quá một cm, 900 nghìn mảnh vỡ từ 1 đến 10 cm và 34 nghìn - hơn 10 cm. Để so sánh: chỉ có 3 vệ tinh làm việc, 9 thous.

Hầu hết nhân loại tích cực sử dụng quỹ đạo trái đất thấp (200-2000 km trên mực nước biển). Phần không gian bên ngoài này là nơi "đông dân cư" nhất và đồng thời cũng là nơi "bẩn" nhất. Ở độ cao 650-1000 km, "bãi thải" đầu tiên được đặt - các phương tiện cũ, các mảnh vỡ kích thước khác nhau và các vệ tinh quân sự có lắp đặt hạt nhân "sống" ở đây. Những độ cao như vậy để lưu trữ các vật thể nguy hiểm tiềm ẩn đã không được lựa chọn một cách tình cờ: chúng có thể ở đó trong khoảng hai nghìn năm. "Địa điểm thử nghiệm" chính thức thứ hai nằm ở độ cao khoảng 36 nghìn km - tất cả các vệ tinh đã phục vụ từ quỹ đạo địa tĩnh đều được gửi đến đó.

Tuy nhiên, các mảnh vỡ không gian "bay" không chỉ ở những nơi được chỉ định đặc biệt cho nó. Một vụ va chạm với các mảnh vỡ trong không gian gần trái đất có thể xảy ra ở bất cứ đâu, vì hầu như không thể đoán trước được chuyển động của các hạt nhỏ. Nhưng thực sự có thể né được các mảnh vỡ lớn - hầu hết chúng đang được các cơ quan vũ trụ thế giới theo dõi. Nếu trong những năm tới, các công ty như SpaceX, OneWeb và Amazon triển khai hàng nghìn vệ tinh liên lạc trên Trái đất, các chuyên gia sẽ phải theo dõi chuyển động trên quỹ đạo cẩn thận hơn nhiều để tránh tai nạn.

Ai theo dõi các mảnh vỡ trong không gian

Theo ESA, các mạng lưới quan sát không gian thường xuyên chỉ theo dõi được 28.000 mảnh vỡ đặc biệt lớn. Mạng lưới Giám sát Không gian Hoa Kỳ là một trong những dịch vụ phân tích quỹ đạo các mảnh vỡ không gian hàng đầu. Các chuyên gia lưu giữ một danh mục trong đó các vật thể lớn hơn 5-10 cm từ quỹ đạo thấp của Trái đất và các mảnh vỡ bắt đầu từ 30 cm nằm gần địa tĩnh được đưa vào.

Tại Hoa Kỳ, có những trung tâm khác thu thập và xử lý dữ liệu không chỉ về "chất thải", mà còn trên các thiết bị đang vận hành. Vị trí địa lý của chúng được xuất bản trong miền công cộng trên tài nguyên Space Track và từ Twitter của Phi đội Kiểm soát Không gian 18, bạn có thể tìm hiểu về sự phá hủy của một số phương tiện nhất định. Dựa trên thông tin này, một bản đồ trực tuyến Stuff in Space đã được tạo ra, hiển thị theo thời gian thực vị trí của các vệ tinh (chấm đỏ), thân tên lửa (xanh lam) và mảnh vỡ vũ trụ (xám). Bản đồ được cập nhật mỗi ngày và thể hiện rõ ràng "mối quan hệ" chặt chẽ giữa các thiết bị vận hành và "chất thải".

Các quốc gia châu Âu, Nga và Trung Quốc cũng đang quan sát chuyển động trên các "đường ray" không gian bằng kính viễn vọng hoặc radar địa tĩnh. Các vụ va chạm trên quỹ đạo là rất hiếm, nhờ các dịch vụ tính toán khả năng xảy ra va chạm.

Các mảnh vỡ vũ trụ đến từ đâu?

Mặc dù thực tế là rất hiếm khi xảy ra va chạm trong không gian, nhưng chúng ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự phát triển của "bãi rác trên trời". Một trong những tai nạn không gian nghiêm trọng nhất xảy ra vào năm 2009: vệ tinh liên lạc Iridium của Mỹ và bộ máy quân sự Nga "Kosmos-2251" không hoạt động được, không thể phân tán. "Cuộc gặp gỡ" của họ đã tạo ra một đám mây lớn gồm các mảnh vỡ nhỏ và hơn 1,5 nghìn mảnh vỡ lớn, cho đến ngày nay vẫn còn trong không gian gần trái đất.

Các nhà nghiên cứu gọi các vụ nổ là lý do chính hình thành các mảnh vỡ không gian. Thông thường, chúng xảy ra do rò rỉ hoặc đốt nóng nhiên liệu, vẫn còn trong các thùng chứa của các giai đoạn trên, giai đoạn cuối của tên lửa và vệ tinh. Thiết bị phát nổ do sai sót trong thiết kế hoặc do tác động của môi trường không gian khắc nghiệt. Ví dụ, vào năm 2018 các sân khấu trên của Nga và Mỹ "Fregat" và "Centaur" bị rơi trên quỹ đạo, vào năm 2012 "Briz-M" của chúng tôi bị phân tán thành các mảnh vỡ. Vào tháng 3 năm 2021, một vệ tinh khí tượng cũ của Mỹ đã phát nổ, và một năm trước, một giai đoạn của tên lửa Cyclone-3 của Liên Xô, đã ở trong không gian gần Trái đất trong 29 năm, đã biến thành 75 mảnh vỡ trôi dạt.

Các cuộc thử nghiệm vũ khí chống vệ tinh để lại một vệt lớn mảnh vỡ. Năm 2007, Trung Quốc đã phá hủy Fengyun-1C của chính mình bằng một tên lửa tầm trung ở độ cao 865 km. Hình thành khoảng 3, 5 nghìn vật thể lớn và số lượng mảnh vỡ không thể đếm được lên đến 5 cm. Vào năm 2019, Ấn Độ cũng đã bắn một tên lửa vào vệ tinh của mình - khoảng 400 mảnh vỡ nằm rải rác trong quỹ đạo từ 200 đến 1600 km.

Các chuyên gia của ESA đã phân tích hơn 560 trường hợp phá hủy thiết bị. Như họ lưu ý, có những lý do khác cho sự hình thành các mảnh vỡ không gian trong quỹ đạo. Thông thường, một số bộ phận của nó bị ngắt kết nối với bộ máy, nó bị phá hủy do cấu trúc không hoàn hảo hoặc hỏng hóc khi tương tác với bầu khí quyển của Trái đất.

Lý do phá hủy tàu vũ trụ

Hình ảnh
Hình ảnh

Vào năm 2020, các chuyên gia từ RS Components đã phân tích sức mạnh vũ trụ nào xả rác vào không gian mạnh hơn những sức mạnh không gian khác. Hóa ra phần lớn nhất của đống đổ nát được theo dõi ngày nay thuộc về Nga và các nước SNG - 14.403 mảnh vỡ. Ở vị trí thứ hai là Hoa Kỳ (8734), ở vị trí thứ ba - Trung Quốc (4688).

Tại sao bãi chứa không gian lại nguy hiểm

Các vệ tinh hiện đại được trang bị khả năng bảo vệ khỏi các vật thể siêu nhỏ và mảnh vỡ không gian, nhưng "áo giáp" không phải lúc nào cũng cứu được. Các mảnh vỡ từ vụ nổ tiếp tục di chuyển với tốc độ ban đầu. Vì không có lực ma sát cảm nhận được trong không gian và lực hấp dẫn thông thường không tác động nên chúng thực tế không giảm tốc độ.

Tốc độ của chúng có thể đạt 8 - 10 km / s, nhanh hơn gần 7 lần so với một viên đạn. Những cú đánh của những mảnh vỡ chậm hơn cũng có thể gây tử vong. Những mảnh ghép có kích thước trên 10 cm có khả năng phá hủy hoàn toàn máy bay. Các vụ va chạm với các mảnh vỡ hơn 1 cm làm gián đoạn hoạt động của tàu vũ trụ hoặc gây nổ các vật thể không hoạt động. Trong hầu hết các trường hợp, các hạt milimet để lại vết nứt và vụn trên vỏ.

Vào năm 2016, một mảnh vỡ nhỏ có kích thước bằng một hạt bụi đã để lại vết lõm 7mm trên kính cửa sổ ISS. Các vụ va chạm với bất kỳ mảnh vỡ vụn nào đều nguy hiểm cho trạm vũ trụ, vì nó di chuyển trên quỹ đạo với tốc độ hơn 7,6 km / s. ISS thường xuyên thực hiện các động tác né tránh và điều chỉnh quỹ đạo của nó: các tấm chống thiên thạch không có khả năng bảo vệ phi hành đoàn khi va chạm với các mảnh vỡ lớn. Đôi khi các phi hành gia buộc phải sơ tán khỏi nhà ga và chờ đợi thời điểm tiếp cận nguy hiểm với các mảnh vỡ không gian trong tàu vũ trụ Soyuz, để nhanh chóng rời khỏi “con tàu đang chìm” nếu cần.

Hầu hết các cuộc diễn tập trên tàu vũ trụ đều được thực hiện để tránh "đụng độ" với các mảnh vỡ. Những hành động này rất tốn kém. Các chuyên gia dành hàng giờ để tính toán rủi ro và lập kế hoạch cho một quỹ đạo mới. Tại thời điểm điều động, nhiên liệu được tiêu thụ, mà bạn phải mang theo "dự trữ" và các thiết bị "ở chế độ chờ" - chúng không truyền dữ liệu cần thiết cho các nhà nghiên cứu.

Đối với những người trên Trái đất, các mảnh vỡ không gian không gây ra mối đe dọa nghiêm trọng. Các thiết bị nhỏ có thể bốc cháy trong khí quyển, trong khi các bộ phận lớn của tên lửa hoặc vệ tinh, theo quy luật, được hạ xuống theo một quỹ đạo nhất định vào Thái Bình Dương hoặc vào các vùng lãnh thổ không có người ở Kazakhstan. Chỉ một lần các mảnh vỡ không gian nhân tạo đã va vào một người. Năm 1997, xác một chiếc xe phóng Delta II của Mỹ rơi trúng Lottie Williams, cư dân Oklahoma. Cô gái thất vọng khi biết rằng đó không phải là mảnh của ngôi sao rơi trên vai mà là mảnh vỡ của một bình xăng.

Nhà tư vấn khoa học của NASA Donald Kessler đã đưa ra một dự đoán khó chịu vào năm 1978. Sau đó, hiện tượng được ông mô tả được gọi là "hội chứng Kessler." Theo nhà vật lý thiên văn, một ngày nào đó, nồng độ "chất thải" trong không gian sẽ tăng lên đến mức số vụ tai nạn sẽ bắt đầu tăng lên một cách không kiểm soát. Các mảnh vỡ sẽ va vào máy bay, và những mảnh vỡ đó sẽ bị xé nát và "tấn công" các vật thể khác. Những đống kim loại vụn sẽ khiến các quỹ đạo thấp hơn không thể sử dụng được, và một vành đai rác sẽ xuất hiện xung quanh Trái đất, gợi nhớ đến các vành đai của Sao Thổ. Một số chuyên gia tin rằng đã đạt tới nồng độ tới hạn của các vật thể nhân tạo trên quỹ đạo.

Đề xuất: